Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе



Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе
Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

 


Владельцы патента RU 2571846:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") (RU)

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Единая электрическая передача содержит первичный тепловой двигатель механически соединенный с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором. Вал тягового асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором соединен с движителем транспортного средства. Статорная обмотка тягового электродвигателя подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты. Статорная обмотка асинхронного генератора через первый автоматический выключатель соединена со статорной обмоткой тягового электродвигателя. Синхронный генератор механически соединен с валом асинхронного генератора. Статорная обмотка синхронного генератора соединена с шинами главного распределительного щита. К шинам подключены потребители собственных нужд и через второй автоматический выключатель второй вход обратимого преобразователя, при этом к этому же входу через третий автоматический выключатель подключена обмотка асинхронного генератора. Технический результат заключается в реализации реверса тягового электропривода в долевых режимах его работы, а также в осуществлении питания вспомогательного оборудования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предложение относится к тяговому электрическому приводу автономного транспортного средства, построенному по системе генератор-двигатель на переменном токе, и может быть использовано в качестве устройства регулирования тяги, упора, мощности и скорости транспортного средства без применения промежуточных преобразователей и устройств переключения в силовом канале передачи мощности между тяговыми генератором и электродвигателем, а также для снабжения электроэнергией потребителей собственных нужд.

Известно устройство электрической передачи мощности переменного тока (МПК B60L 11/08, патент RU 2225301 C2, Заявка: 2002108683/11, 08.04.2002, Луков Н.М., Космодамианский А.С., Николаев Е.В. Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства), содержащее тепловой первичный двигатель, асинхронный генератор с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, преобразователь частоты и синхронный возбудитель с регулятором напряжения. Технический результат такой конструкции обеспечивает работу электрической передачи тягового транспортного средства по системе генератор-двигатель на переменном токе. Недостатками известного устройства являются сложная система возбуждения асинхронного генератора переменного тока и использование непосредственного преобразователя частоты, имеющего большое число силовых модулей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство электрической передачи мощности переменного тока (МПК B60L 11/08, B63H 23/24, патент RU 2509002 C2, Заявка: 2012112610/11, 30.03.2012, Лазаревский Н.А., Хомяк В.А., Самосейко В.Ф., Гельвер Ф.А., Гагаринов И.В. Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе), содержащее тепловой первичный двигатель, асинхронный генератор с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, обратимый статический преобразователь частоты. Известная система электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе позволяет повысить энергетическую эффективность, надежность устройства и улучшить массогабаритные характеристики всей энергоустановки. Недостатками известного устройства являются невозможность осуществить реверс тягового электродвигателя без реверсирования первичного теплового двигателя или перемены двух фаз питающего напряжения тягового электродвигателя. К недостаткам известной электрической передачи мощности также можно отнести необходимость установки отдельной генераторной установки для потребителей собственных нужд и питания вспомогательного электрооборудования объекта.

Предлагаемая система электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе помимо выполнения требований эксплуатационного характера позволяет реализовать реверс тягового электропривода в долевых режимах его работы, а также осуществить питание вспомогательного электрооборудования. К достоинствам предлагаемой энергосистемы также можно отнести повышение энергетической эффективности и живучести электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе.

Описанные преимущества достигаются тем, что в схему электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе добавлен синхронный генератор и новые связи, позволяющие реализовать питание потребителей собственных нужд и различные режимы питания тягового электропривода.

Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе, однолинейная схема которой представлена на фиг. 1, состоит из первичного теплового двигателя 1, механически соединенного с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором 2, тягового асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 3, вал которого соединен с движителем транспортного средства 4. Статорная обмотка тягового асинхронного электродвигателя 3 подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты 5. Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства снабжена тремя автоматическими выключателями 6, 7, 8, синхронным генератором 9, главным распределительным щитом 10 и потребителями собственных нужд 11. Статорная обмотка асинхронного генератора переменного тока 2 через первый автоматический выключатель 6 соединена со статорной обмоткой тягового асинхронного электродвигателя 4. Синхронный генератор 9 механически соединен с валом асинхронного генератора 2. Статорная обмотка синхронного генератора 9 соединена с шинами главного распределительного щита 10, к которым подключены потребители собственных нужд 11, и через второй автоматический выключатель 7 второй вход обратимого статического преобразователя частоты 5. К этому же входу обратимого статического преобразователя частоты 5 через третий автоматический выключатель 8 подключена роторная обмотка асинхронного генератора с фазным ротором 2.

Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства, однолинейная схема которой представлена на фиг. 2, может содержать управляемый выпрямитель напряжения 12, вход которого подключен к шинам главного распределительного щита 10, а выход подключен в цепь постоянного тока двухзвенного обратимого преобразователя частоты 5.

Предлагаемая единая электрическая передача может работать в двух режимах работы: режиме полного хода и режиме хода с небольшой скоростью либо швартовном режиме работы (режим работы с обеспечением частых реверсов). Более подробно рассмотрим каждый из режимов.

Режим полного хода характеризуется питанием тягового асинхронного электродвигателя 3 от асинхронного генератора 2 по системе генератор-двигатель, синхронный генератор 9 при этом обеспечивает питанием потребители собственных нужд 11. В данном режиме работы автоматические выключатели 6 и 8 замкнуты, а автоматический выключатель 7 разомкнут. Асинхронный генератор с фазным ротором 2 работает в синхронном режиме и возбуждается со стороны ротора посредством обратимого статического преобразователя частоты 5 переменным напряжением изменяемой частоты при постоянной частоте вращения первичного теплового двигателя 1. При изменении действующего значения и частоты напряжения, подводимого к ротору, будет происходить изменение действующего значения и частоты напряжения на статорной обмотке асинхронного генератора 2. Изменение частоты и уровня напряжения на статорной обмотке асинхронного генератора 2 будет приводить к изменению частоты и уровня питающего напряжения статорной обмотки тягового электродвигателя 3 и, как следствие, регулированию частоты вращения тягового гребного электродвигателя 3 и приводимого им во вращение движителя 4 (например, винта). При этом энергия роторной цепи асинхронного генератора 2 через обратимый статический преобразователь частоты 5 поступает для питания статорной обмотки тягового асинхронного электродвигателя 3. Обратимый статический преобразователь частоты 5 согласует напряжения роторной и статорной цепи асинхронного генератора 2. Связь частот вращения магнитных полей, создаваемых обмотками ротора и статора, и частоты вращения ротора асинхронного генератора 2 может быть записана согласно

,

где ωc - частота вращения поля (частота напряжения) обмотки статора, ωв - механическая частота вращения ротора, p - число пар полюсов электрической машины, ωp - частота вращения поля (частота напряжения) обмотки ротора.

Синхронный генератор 9, приводимый во вращение первичным тепловым двигателем 1 с постоянной частотой вращения, обеспечивает питание потребителей собственных нужд 11 стабилизированным напряжением. Для первоначального пуска всей энергетической установки и первоначального возбуждения главной генераторной установки, состоящей из первичного теплового двигателя 1 и асинхронного генератора 2, в схеме предусмотрен выпрямитель 12, осуществляющий питание звена постоянного тока обратимого статического преобразователя частоты 5. Возбуждение асинхронного генератора 2 будет происходить по цепи: синхронный генератор 9, главный распределительный щит 10, управляемый выпрямитель напряжения 12, обратимый статический преобразователь частоты 5, автоматический выключатель 8 и ротор асинхронного генератора 2.

В режиме полного хода мощность, пропускаемая через обратимый статический преобразователь частоты 5, как и в прототипе, зависит от глубины регулирования частоты напряжения обмотки статора относительно и характера нагрузки тягового электропривода.

Режим хода с небольшой скоростью либо швартовный режим работы характеризуется питанием тягового асинхронного электродвигателя 3 и потребителей собственных нужд 11 от синхронного генератора 9, при этом асинхронный генератор 2 не работает, а его ротор вращается как болванка. В данном режиме работы автоматические выключатели 6 и 8 разомкнуты, а автоматический выключатель 7 замкнут. Приводной двигатель 1 вращается с фиксированной частотой вращения, обеспечивая постоянное значение частоты напряжения на шинах главного распределительного щита 10 для питания потребителей собственных нужд 11. Тяговый асинхронный электродвигатель 3 получает питание по цепи: синхронный генератор 9, шины главного распределительного щита 10, автоматический выключатель 7, обратимый статический преобразователь частоты 5 и статорная обмотка тягового асинхронного электродвигателя 3. Регулирование частоты вращения и реверс тягового асинхронного электродвигателя 3 осуществляется посредством обратимого статического преобразователя частоты 5. Мощность на валу тягового асинхронного электродвигателя 3 в данном режиме ограничена мощностью обратимого статического преобразователя частоты 5 и синхронного генератора 9. Данный режим работы может быть использован для обеспечения частых реверсов либо для движения транспортного средства с небольшой скоростью.

Преимуществом данной энергетической установки является повышение энергетической эффективности и живучести электрической передачи. К достоинствам предлагаемой электроэнергетической системы также можно отнести обеспечение питания потребителей собственных нужд и возможность осуществления реверса тягового электродвигателя.

Таким образом, предлагаемая единая электрическая передача мощности позволяет повысить эффективность и надежность работы электрической передачи мощности транспортного средства.

1. Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе, содержащая первичный тепловой двигатель механически соединенный с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, вал которого соединен с движителем транспортного средства, статорная обмотка тягового асинхронного электродвигателя подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты, отличающаяся тем, что единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства снабжена тремя автоматическими выключателями, синхронным генератором, главным распределительным щитом и потребителями собственных нужд, причем статорная обмотка асинхронного генератора переменного тока через первый автоматический выключатель соединена со статорной обмоткой тягового асинхронного электродвигателя, синхронный генератор механически соединен с валом асинхронного генератора, статорная обмотка синхронного генератора соединена с шинами главного распределительного щита, к которым подключены потребители собственных нужд, и через второй автоматический выключатель второй вход обратимого статического преобразователя частоты, к этому же входу обратимого статического преобразователя частоты через третий автоматический выключатель подключена роторная обмотка асинхронного генератора с фазным ротором.

2. Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что содержит управляемый выпрямитель напряжения, вход которого подключен к шинам главного распределительного щита, а выход подключен в цепь постоянного тока двухзвенного обратимого преобразователя частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительному агрегату корабля, такому как азимутальный движительный агрегат корабля. Движительный агрегат содержит конструкцию оболочки, электрический двигатель, гребной винт, цилиндрическую секцию, поддерживающую секцию, поддерживающий металлический лист.

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительному агрегату корабля. Движительный агрегат корабля содержит конструкцию (1) оболочки, электрический двигатель (3), замкнутую жидкостную систему (9) охлаждения, которая имеет внутреннее пространство (10).

Изобретение относится к судостроению, в частности к электроэнергетическим установкам судов. Электроэнергетическая установка судна содержит главный первичный тепловой двигатель, редуктор, разобщительную муфту, гребную электрическую машину, гребной винт, электрический преобразователь, главный распределительный щит, коммутационные элементы, вспомогательный дизель-генератор, статический источник постоянного тока и потребители собственных нужд.

Изобретение относится к компоновке для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна. Компоновка для подачи электрической энергии к движительной системе морского судна содержит двигатель гребного винта, генератор переменного тока и преобразователь частоты.

Изобретение относится к судостроению, а именно к силовым установкам. Силовая установка включает в себя кожух, вал, гребной винт, кольцевой корпус и электродвигатель обращенного типа.

Изобретение относится к устройству для подачи движительной энергии к движительной системе с противоположно вращающимися гребными винтами в морском судне. Устройство содержит первый гребной винт, приводимый вращающимся силовым агрегатом, и второй гребной винт, приводимый двигателем переменного тока.

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым электроэнергетическим системам с комбинированными пропульсивными установками. Судовая пропульсивная валогенераторная установка содержит двигатель приводного вала, редуктор, валогенератор, шины, преобразователь частоты, трехфазные статорные обмотки, диоды, цепи управления, выпрямительные мосты.

Изобретение относится к судовым электроэнергетическим установкам с валогенераторами и полупроводниковыми преобразователями частоты. Судовая валогенераторная установка содержит главный двигатель, разъединительную муфту, валопровод, гребной винт, валогенератор, электрическую цепь, первый и второй датчики тока, входной дроссель, преобразователь частоты, выходной дроссель, LC-фильтр, первый и второй автоматические выключатели, шины судовых электропотребителей, дополнительный генератор, механически связанный с дополнительным двигателем, конденсаторный накопитель звена постоянного тока с датчиком напряжения.

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым электроэнергетическим установкам с комбинированным пропульсивным комплексом. Судовая электроэнергетическая установка имеет в своем составе главный тепловой двигатель, разъединительную муфту, дополнительный тепловой двигатель, соединенный с дополнительным генератором, главные шины, шины питания судовых электропотребителей, систему управления установки, автоматические выключатели, датчики тока и датчики напряжения, первый управляемый и обратимый преобразователь частоты, который имеет управляемые выпрямитель и инвертор, конденсаторный накопитель звена постоянного тока, локальный блок управления, также дополнительный гребной электродвигатель, подсоединенный к гребному винту и второй гребной электродвигатель кольцевой конструкции с встроенным вторым гребным винтом, второй преобразователь частоты, преобразователь напряжения и четыре силовые электрические цепи.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей и устройствах активного управления плавательными средствами.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам с электромеханической трансмиссией. Способ согласованного управления электромеханической трансмиссией гибридного транспортного средства заключается в том, что в каждый момент времени реализуют режим максимальной экономичности или максимальной динамичности работы трансмиссии.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электрическая передача переменного тока транспортного средства с микропроцессорной системой управления содержит тепловой двигатель, вал которого соединен с валом трехфазного синхронного генератора.

Изобретение относится к способу согласованного управления электромеханической трансмиссией транспортного средства. В способе предварительно задают минимальные и максимальные параметры каждого тягового электродвигателя, мотор-генератора, теплового двигателя, тяговых электродвигателей.

Изобретение относится к области электрических тяговых систем с машинами переменного тока. Электромеханическая трансмиссия содержит тепловой двигатель, тяговое устройство, две реактивные индукторные машины, электронный коммутатор, силовые электрические шины, накопитель электрической энергии, блок управления.

Изобретение относится к электрической передаче мощности тягового транспортного средства. Электрическая передача содержит первичный тепловой двигатель, асинхронный генератор переменного тока с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, обратимый статический преобразователь частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания, по меньшей мере, одной асинхронной машины на борту летательного аппарата.

Изобретение относится к электроснабжению транспортных средств, в частности к силовым полупроводниковым преобразователям для пассажирских и грузовых тепловозов, преобразующим энергию переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе.

Изобретение относится к гибридной двигательной и трансмиссионной системе для мотоциклов. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, точнее к комбинированным силовым установкам, предназначенным, преимущественно, для гибридных транспортных средств.

Изобретение относится к электроприводу переменного тока автономных объектов. .

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Электрическая передача содержит первичный тепловой двигатель, механически соединенный с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором. Вал тягового асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором соединен с движителем транспортного средства. Статорная обмотка тягового электродвигателя подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты. Роторная обмотка асинхронного генератора подключена ко второму входу преобразователя. Статорная обмотка асинхронного генератора через первый автоматический выключатель соединена со статорной обмоткой тягового электродвигателя. Вход выпрямителя напряжения подключен к роторной обмотке асинхронного генератора. Выход выпрямителя соединен с двумя фазами статорной обмотки асинхронного генератора через двухполюсный автоматический выключатель. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности электрической передачи. 1 ил.
Наверх